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土壤入渗模型参数的多元线性预测模型精度的对比分析

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灌溉排水学报 2016年第10期35卷 73-77,96页

作者：岳海晶樊贵盛太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

基于黄土高原大田耕作土壤的入渗试验数据,利用多元线性回归法建立了kostiakov二参数、三参数以及Philip入渗模型参数的线性预测模型,进行了3种模型参数平均误差的比较以及给定时间的累积入渗量误差的比较,提出了便于应用又具有较高精... 详细信息

基于黄土高原大田耕作土壤的入渗试验数据,利用多元线性回归法建立了kostiakov二参数、三参数以及Philip入渗模型参数的线性预测模型,进行了3种模型参数平均误差的比较以及给定时间的累积入渗量误差的比较,提出了便于应用又具有较高精度的土壤水分入渗参数多元线性预报模型。结果表明,kostiakov二参数模型的平均误差低于三参数入渗模型和Philip入渗模型,能将平均误差控制在15%以下,低于其他2种入渗模型。因此用kostiakov二参数入渗模型对土壤水分入渗能力进行预测较好。

关键词： kostiakov入渗模型 Philip入渗模型线性预测模型误差分析土壤理化参数

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土壤入渗模型参数的线性预报模型研究

土壤入渗模型参数的线性预报模型研究

作者：岳海晶太原理工大学

学位级别：硕士

土壤水分入渗是指在灌溉或者降雨的条件下,水分经过地表渗入土壤并储存在土壤中,形成土壤水的过程,土壤水分入渗的过程实质上是将地表水转化成土壤水供植物根系吸收利用的过程。对土壤水分入渗参数的研究可为科学进行农田灌溉提供技术支... 详细信息

土壤水分入渗是指在灌溉或者降雨的条件下,水分经过地表渗入土壤并储存在土壤中,形成土壤水的过程,土壤水分入渗的过程实质上是将地表水转化成土壤水供植物根系吸收利用的过程。对土壤水分入渗参数的研究可为科学进行农田灌溉提供技术支撑,也可为地下水资源的合理评价提供指导。目前对于表征土壤入渗过程的土壤入渗模型的研究已基本成熟,但对于如何准确、迅速地获取土壤入渗模型参数还存在一定的困难。以往人们主要是采用试验法来获取土壤水分入渗参数,从精度的要求看,试验的方法能够满足农业灌溉水管理的需求,但存在试验技术难度大、设备复杂、费时、费力等问题。为解决上述问题,本文试图采用土壤传输函数法,基于区域规模尺度上的土壤入渗参数和土壤常规物理化学参数试验大样本,建立土壤入渗参数的线性预报模型,为进一步完善土壤传输理论和指导农田灌溉提供帮助。本文基于土壤入渗试验以及土壤理化性质试验样本数据,首先根据单因素分析法的原理分别分析了kostiakov三参数入渗模型入渗系数K、入渗指数a、相对稳定入渗率f0与土壤容重、土壤体积含水量、土壤质地、土壤有机质、土壤含盐量、土壤温度等理化参数的关系,在此基础上建立了非冻结非盐碱土壤、盐碱土壤、冻结土壤的kostiakov三参数入渗模型参数的线性预报模型。通过对灌溉造成的土壤结构变形前后入渗模型参数线性预报模型的对比分析,提出了考虑土壤结构变形对提高模型预测精度的必要性,建立了能够适用于整个农业生产周期的kostiakov二参数以及kostiakov三参数入渗模型参数的线性预报模型,并对预测结果进行了验证,结果表明预测精度能够满足农业生产活动的要求。此外,通过对kostiakov三参数入渗模型以及philip入渗模型参数预测精度的对比发现,kostiakov三参数入渗模型参数的预测精度明显高于philip入渗模型参数的预测精度,选用kostiakov三参数入渗模型作为研究对象建立不同类型土壤入渗参数的预报模型,提出了利用容易获取的土壤基本理化参数预测土壤kostiakov三参数入渗模型参数的线性方法。研究发现:影响非冻结非盐碱土壤入渗模型参数的主要因素是土壤容重、含水量(体积含水量)、有机质含量、质地等土壤理化参数;影响盐碱土壤入渗模型参数的主要因素除上述理化参数外,含盐量的影响不容忽视;影响冻结土壤入渗模型参数的主要因素除土壤容重、含水量、有机质含量、质地这几个理化参数外土壤温度也会对其产生较大的影响。基于上述研究结论建立了考虑土壤结构变形条件下的非冻结非盐碱土壤kostiakov入渗模型参数的线性预报模型,各参数平均相对误差能够达到12%以下,预测精度较高;建立的盐碱土壤kostiakov三参数入渗模型参数线性预报模型各参数的平均相对误差在15%以下,预测精度能够满足要求;建立的冻结土壤kostiakov三参数入渗模型参数预报模型各参数的平均相对误差在19%以下,基本能够满足农业生产活动的要求。本文建模时仅考虑了土壤入渗模型参数的主要影响因素,而对农业耕作措施、表土结皮和板结、地下水埋深等因素未加考虑,在进一步的研究中考虑引入次要影响因素,对这些因素的影响机理进行深层次的探索,以进一步提高预测精度。本文建立的预测冻结土壤kostiakov三参数入渗模型参数的预报模型精度较低,可对冻结土壤进行更深层次的研究,从影响因子的量化指标入手进行研究,以建立更高精度的多元线性预报模型。

关键词：线性预测模型 kostiakov入渗模型土壤理化参数土壤结构变形

泥沙颗粒级配组成对浑水波涌灌间歇入渗特性的影响研究

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灌溉排水学报 2023年第10期42卷 57-62,84页

作者：魏家兴费良军梁爽介飞龙西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

【目的】利用浑水波涌灌提高浑水灌溉地区水资源利用率,促进农业发展。【方法】在现有浑水波涌灌技术研究基础上,针对我国北方缺水现状及黄河流域河流泥沙量高等特点,通过浑水波涌灌间歇入渗试验,以清水间歇入渗为对照,设置4种不同浑水... 详细信息

【目的】利用浑水波涌灌提高浑水灌溉地区水资源利用率,促进农业发展。【方法】在现有浑水波涌灌技术研究基础上,针对我国北方缺水现状及黄河流域河流泥沙量高等特点,通过浑水波涌灌间歇入渗试验,以清水间歇入渗为对照,设置4种不同浑水含沙率(3%、6%、9%、12%)以及4种不同颗粒级配组成(A、B、C、D)的浑水,共计14组试验,研究浑水波涌灌间歇入渗能力、浑水入渗减渗率等指标随入渗时间的变化规律。【结果】浑水波涌灌间歇入渗累积入渗量与入渗所需时间均符合Philip和kostiakov入渗模型;在kostiakov模型各拟合结果中,随着周期数的增加,拟合系数K和拟合指数α则均由大变小;在Philip入渗模型中,随着周期数的增加,拟合系数S与拟合系数A均由大变小。【结论】与清水间歇入渗相比较,浑水泥沙的物理黏性颗粒量越大,相应入渗深度呈负相关关系,相同深度下,物理黏性颗粒量越大,土壤含水率越小。

关键词：波涌灌间歇入渗室内试验 Philip入渗模型 kostiakov入渗模型

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基于支持向量机的冻融土壤入渗参数预测

人民黄河 2017年第9期39卷 141-144,148页

作者：李昊哲樊贵盛太原理工大学水利科学与工程学院山西太原030024

以提高冻融条件下农田土壤灌溉水利用率为目的,基于汾河灌区冻融期内土壤入渗试验,运用支持向量机理论,建立了以冻融条件下土壤含水率、质地、容重、地温和灌溉水温为输入变量,kostiakov入渗模型参数k、α为输出变量的支持向量机回归预... 详细信息

以提高冻融条件下农田土壤灌溉水利用率为目的,基于汾河灌区冻融期内土壤入渗试验,运用支持向量机理论,建立了以冻融条件下土壤含水率、质地、容重、地温和灌溉水温为输入变量,kostiakov入渗模型参数k、α为输出变量的支持向量机回归预测模型。预测模型误差分析表明:入渗系数k与入渗指数α的训练样本相对误差与检验样本相对误差都控制在10%以内,将k与α代入kostiakov入渗模型得到的90 min累计入渗量I_(90)的相对误差平均值为5.81%。说明冻融土壤条件下,基于支持向量机理论的kostiakov入渗模型参数的预测是可行的。

关键词：支持向量机冻融土壤 kostiakov入渗模型土壤理化参数

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灌水次数对土壤入渗影响的试验分析

水资源与水工程学报 2012年第1期23卷 18-21页

作者：李爱利蔡焕杰李志军西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 兰州大学资源环境学院甘肃兰州730000 西北农林科技大学旱区作物高效用水国家工程实验室陕西杨凌712100

利用野外双环入渗仪和TST-70室内土壤入渗仪进行入渗试验,分析室内以1.35 g/cm3容重装土与田间翻耕地在0、1和2次灌水后的土壤入渗过程,研究kostiakov入渗模型中各参数随着灌水次数的变化及田间与室内试验中入渗参数的差异性。结果表明... 详细信息

利用野外双环入渗仪和TST-70室内土壤入渗仪进行入渗试验,分析室内以1.35 g/cm3容重装土与田间翻耕地在0、1和2次灌水后的土壤入渗过程,研究kostiakov入渗模型中各参数随着灌水次数的变化及田间与室内试验中入渗参数的差异性。结果表明:灌水和室内装土试验均使经验指数α有了一定程度的增大。同时,灌水和装土试验的kostiakov入渗模型中第一个单位时间内平均渗吸速度i0较田间未灌水都有了明显的减小,经验指数α取值范围较有关资料中所给值小。4种处理中,一次灌水和室内装土试验的累积入渗量与时间双对数关系拟合很好,室内试验的误差分析值最小。因此,在利用kostiakov入渗模型确定灌水技术参数时,应该考虑适用条件以及灌溉情况。

关键词：灌水次数土壤入渗 kostiakov入渗模型